精子形成期基因转录表达的研究进展

减数分裂后, 圆形精子细胞经过一系列变态过程最终发育为成熟精子。期间, 精子细胞质逐渐丢失, 其染色质组蛋白逐渐经过渡蛋白替换为鱼精蛋白, 染色质被致密包装并高度浓缩。很多学者认为, 精子转录活性被关闭, 不存在RNA。但近些年却在精子中检测到了种类繁多的转录本, 包括精子染色质重新包装所需蛋白的转录本及一些小分子RNA等。由于精子核内组蛋白没有完全被鱼精蛋白替换, 且染色质上包含一些核酸活性敏感位点, 推测精子存在一定的转录活性, 并通过激素和表观遗传修饰等调控转录。精子中的这些RNA一部分是精子形成过程中残留下来的, 另一部分是精子细胞适时表达的。深入研究精子形成中的基因转录表达, 可增进对精子形成与成熟遗传本质的理解, 为高效利用雄性配子进行生殖控制提供理论依据。文章综述了近年来精子形成期基因转录表达的研究进展, 并提出了未来的研究方向。     

长链非编码RNA在哺乳动物精子发生中的功能研究进展

长链非编码RNA(lncRNA)一般是指大于200 nt的RNA,位于细胞核内或胞浆中,不参与蛋白质编码,以RNA形式在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个层面上调控基因的表达水平。哺乳动物精子发生是一个精细调控的过程,通过雄性生殖细胞分裂和分化形成成熟精子,且精子发生受到不同阶段特异性基因表达的严格调控,而特异性基因表达又受到大量lncRNAs的调控。虽然lncRNA作为一类重要的基因表达调控因子广泛参与各类生物个体发育进程和疾病的发生,但是精子发生相关lncRNAs的报道并不多,且其生物学功能的研究有待进一步深入。因此,本文对lncRNA的起源、作用机制和在精子发生过程中调控作用的研究进展进行了总结分析。     

小非编码RNA在精子发生及男性不育中的功能机制

小非编码RNA是一类特殊的基因调控因子,可在转录、转录后和表观遗传水平上调控真核生物细胞的基因表达.大量研究发现,包括piRNA, miRNA和tsRNA等小非编码RNA在哺乳动物雄性生殖细胞中高丰度表达,为精子发生和雄性生殖必需,其表达异常及相关调控通路基因突变与男性不育密切相关.本文总结近期关于小非编码RNA与精子发生相关的研究进展,将主要概述小非编码RNA在哺乳动物精子发生中的生物学功能和作用机制相关最新研究进展,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.     

精子性染色体相关基因转录本及检测方法研究进展

精子形成过程中,基因表达经历了减数分裂性染色体失活,但有很多基因在减数分裂后期转录又重新被激活。转录产物研究表明,X和Y染色体特异基因在不同物种精子中都发生了不同程度的转录,并且对转录产物的研究方法也取得了巨大进展,产生了微阵列、SAGE及抑制消减杂交等先进的技术手段,随着这些技术的日益成熟和完善,通过深入研究,精子中性别相关基因转录表达调控机理将越来越清晰,并推动性别特异蛋白的研究取得更大进展。     

精子发生过程中的相关基因

在哺乳动物精子发生过程中, 原生殖细胞发育成为精原细胞, 再发育为精母细胞, 精母细胞经过两次减数分裂成为圆形精细胞, 这些圆形精细胞经过细胞变态形成精子。精子发生过程经历了复杂的细胞分化阶段, 这一阶段受许多因素的调控作用, 其中生精细胞内的基因调节起着决定作用。精子发生中的重要基因与一系列精子发生过程中阶段性的细胞事件密切相关, 例如减数分裂重组、联会丝复合物的形成、姊妹染色体的结合、减数分裂后精子的变态以及减数分裂周期中的关键点和必需因子等。生精细胞许多特异基因的阶段特异性表达, 参与了精子发生这一特殊的细胞分化过程。近年来随着基因克隆、表达和功能研究技术的发展和应用, 发现了许多与精子发生相关的基因, 而且有的被证明在精子发生过程中具有重要作用。文章较全面综述了这一研究领域的一些进展, 着重讨论了与精子发生相关的周期蛋白基因、原癌基因、无精子因子基因、细胞骨架基因、热休克基因、核蛋白转型基因、中心体蛋白基因和细胞凋亡相关基因等。     

精子发生相关基因的研究进展

哺乳类动物的精子发生历经有丝分裂、减数分裂和精子形成三个阶段,这一特殊的细胞分化过程受多种因素的调控,而生精细胞内基因水平的调节,在精子发生过程中起着决定性的作用.许多生精细胞特异性的基因或转录具有发育阶段特异性表达特征,参与精子发生过程中特异的细胞分化活动,如减数分裂、遗传物质重组、染色质的浓缩和发育后期的一系列形态变化.近年来随着基因克隆、表达及功能研究技术的发展与应用,发现了许多精子发生的相关基因,有的已被证明在精子发生中起重要作用.然而对这一过程中许多现象的关键基因还所知甚少,需要进行更加广泛深入的研究.本文旨在较全面地综述这一领域研究的最新进展,着重讨论了与精子发生有关的转录因子基因、细胞周期相关基因、原癌基因、细胞凋亡相关基因、核蛋白转型相关基因方面的研究,为从事该领域研究的工作者提供参考信息.     

microRNA在精子发生中的作用

微RNA(microRNAs, miRNAs)是一类广泛存在于真核细胞内起调控作用的小非编码RNA,物种间保守性强。miRNAs通过靶向mRNA,介导mRNA降解或翻译抑制,在各种细胞中广泛参与包括蛋白质翻译调控在内的基因表达的转录后调控。精子发生是精原干细胞(SSCs)增殖分化为成熟精子的复杂过程,包括SSCs有丝分裂、精母细胞减数分裂和精子细胞变形分化三个主要阶段。精子生成很大程度上取决于转录后调控,miRNAs是这个事件的重要调控因子。目前已发现大量miRNAs在生精细胞中表达,其中许多还高度表达、特异性表达或优先表达,并对生精细胞的增殖、分化和发育发挥至关重要的作用。本文主要就miRNAs的发现和功能、精子发生过程、miRNAs调节精子发生的重要性以及精子发生三个不同发育阶段中miRNAs的具体调控作用进行简要综述,以期为探索雄性不育等疾病的预防和精准化治疗提供理论依据,并在此基础上展望了未来本领域可能的研究方向。     

精子发生过程中基因表达转录水平的调控

哺乳动物精子发生于睾丸的生精小管, 是一个高度复杂的细胞分裂和分化过程, 涉及到错综复杂的基因表达调控过程, 包括转录和转录后水平的调控, 其中任何一个环节出错都可能导致雄性不育。因此, 揭示精子发生过程中的分子调控机理, 对发现新的男性避孕方法及治疗不育症有重要意义。文章重点综述了近年有关雄激素及其受体、雌激素及其受体、转录因子和染色质相关因子在精子发生转录水平调控的研究进展。     

十足目甲壳动物非浓缩精子发生过程中组蛋白动态研究进展

精子发生是一个受到高度调控的发育过程.在精子形成过程中,组蛋白和鱼精蛋白参与的替换过程对于精子核单倍体基因组的重包装具有重要作用.十足目甲壳动物精子具有非浓缩核的特征,目前多项研究已经证明,十足目甲壳动物精子细胞核或顶体结构中存在部分组蛋白及修饰的组蛋白.本综述总结了十足目甲壳动物精子发生过程中组蛋白的动态特征,有助于阐释非浓缩核染色质结构包装调控的机制.     

花青素合成途径中分子调控机制的研究进展

花青素是广泛存在于植物中的天然水溶性色素。植物不同物种中花青素生物合成代谢途径的遗传特性和调控机制决定了该物种的花色。目前花青素生物合成途径的研究已清晰透彻。花青素合成途径的调控主要发生在结构基因的转录水平上,受多种转录因子的调控。研究发现,对花青素代谢途径中结构基因起调控作用的重要转录因子,主要包括WD40重复蛋白、b HLH蛋白和R2R3-MYB蛋白,这些转录因子之间的结合及其相互作用决定结构基因的表达。本文着重介绍花青素生物合成途径的分子调控机制,即转录因子通过形成三聚体复合物,与结构基因的启动子结合来调控结构基因的表达,并概述其在花色改造基因工程及定向改变花青素含量中的应用。     

哺乳动物精子形成过程的研究——超薄切片和冷冻蚀刻

哺乳动物精子发生过程包括精原细胞有丝分裂、精母细胞减数分裂和精子形成。精子形成就是将子细胞发育为精子的过程,在细胞学和遗传学上都具有重要意义。本文报道采用冷冻蚀刻和超薄切片两种方法制备大白鼠、小白鼠、狗、人的睾丸样品,在电子显微镜下的观察结果,讨论精子头,尾的形成和内质网、高尔基复合体在精子形成中的作用。     

基于高通量转录组测序技术的无精子症患者睾丸组织比较转录组分析

本研究探讨不同程度无精子症患者睾丸组织的转录组差异,了解差异表达基因(DEG)在功能、分类和代谢通路的不同,揭示无精子症患者精子发生分子机制,为促进男性不育研究的发展提供理论基础.选取1份非梗阻性无精子症和4份梗阻性无精子症患者睾丸组织样品(从无精子到有精子),进行RNA提取和文库构建,利用Illumina HiSeqTM2500高通量测序,构建无精子症患者睾丸组织转录组文库,并用生物信息学方法进行分析.结果发现,样品比对基因组数据库的平均比对率为94.38%,共检测2 242个属于预测新的蛋白质编码基因的转录本.得到差异表达基因统计结果为:NOA vs. OA1基因上调8 045,下调1 150;OA1 vs. OA2基因上调1 538,下调420;OA2 vs. OA3基因上调1 275,下调1 690;OA3 vs. OA4基因上调1 834,下调1 853.比较5例无精子症睾丸组织的差异基因KEGG,主要富集在RNA降解通路、基底细胞瘤通路、癌通路、黑色素生成通路和调节干细胞多能性等信号通路. PRM1、PRM2、TNP1、UBXN6、CXCL16、NUPR2、CCDC136和CRISP2等基因的表达呈递增趋势,并具有时序特异性.此外,5例无精子症睾丸组织的表达基因有不同程度的基因融合.综上,基因融合可能和无精子症相关,并且不同程度无精子症患者睾丸组织的差异表达基因数量、功能、分类和代谢通路不同.本研究筛选出精子发生、精子运动等差异表达基因,丰富了无精子症患者睾丸组织转录组信息,为开展无精子症患者睾丸组织相关基因及分子调控机制的研究奠定基础.     

精子发生过程中翻译后修饰的蛋白质组学研究进展

精子发生由一系列多阶段、复杂的生物学事件所组成,受到多因素的调控。精子发生过程存在翻译延迟的现象,因此转录和蛋白表达水平变化不完全一致。蛋白质的翻译后修饰作为蛋白质功能的重要调控方式,在精子发生过程中起着重要调控作用。近年来,蛋白质组学(proteomics)的发展促进了蛋白质翻译后修饰的解析和功能研究。本文综述了精子发生过程中多种翻译后修饰的蛋白质组学研究进展,并讨论了它们在精子发生、精子功能和男性生育能力中的作用以及它们在未来临床诊疗中的价值。     

精子发生过程中相关酶及蛋白因子的功能

精子发生经历了复杂的细胞分化过程,该过程受许多因素的调控,诸多因素中,生精细胞内一些酶和蛋白因子与精子发生密切相关.近年来随着蛋白离子交换柱层析、免疫印迹、免疫定位荧光和双相凝胶电泳等蛋白鉴定技术方法的发展和应用,发现了许多与精子发生相关的酶与蛋白因子.这些酶与蛋白因子,有些是在精子发生的多个阶段有不同程度的表达,有些呈现严格的阶段性特异表达,在精子发生过程中都发挥了重要作用.对这些酶和蛋白因子在精子发生过程中的功能作用进行综述.有助于进一步了解精子发生过程的调控机制.     

黄曲霉毒素生物合成代谢相关的基因组信息挖掘和转录调控因子研究进展

黄曲霉毒素生物合成调控机制的研究已成为研究真核生物次级代谢过程的模式系统,真菌基因组学及其他组学技术的快速发展为我们挖掘基因组信息、获取基因表达谱继而为黄曲霉毒素生物合成调控网络及其他真菌次级代谢机制的研究提供基础。真菌次级代谢基因的表达需要不同类型的转录因子进行调控,包括通路特异性转录因子、全局性转录因子及应答各种环境信号的广泛转录因子等,对这些转录因子功能的研究加快了对黄曲霉毒素生物合成代谢调控机制的认识。     

MicroRNA在哺乳动物精子发生中的作用

MicroRNAs(miRNAs)是一类长20~24 nt的单链非编码调控RNA序列。miRNA作为基因转录后表达调控分子,通过碱基互补配对的方式与靶mRNA结合,从而导致靶mRNA的降解或抑制其翻译过程。从最早发现存在于秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans中的miRNA lin-4和let-7至今20多年里,研究人员已陆续从不同的种属中发现了大量的miRNA。近年来随着基因克隆、表达和功能研究技术的应用和发展,通过分析不同动物物种睾丸组织中miRNA的变化表明miRNA与精子发生过程密切相关。此外,miRNA相关的Dicer、Drosha等蛋白在初级精母细胞减数分裂粗线期所发挥的调控功能通过大量啮齿动物基因敲除模型得到证实。本文从miRNA的合成、作用机制和精子发生过程中的调控作用进行综述。     

嘉庚蛸精子形成过程中KIFC1类似物与NUP62分布的免疫荧光分析

精子发生（spermatogenesis）是受基因调控的复杂的发育过程,精子形成不同阶段生精细胞内基因特异性表达导致顶体的发生、精核形态的建成及尾部的形成,精细胞内特有的微管套（manchette）和活动于微管套上的各种分子马达（molecularmotor）在上述各结构形成中发挥重要作用。     

MCT在精子发生中的表达规律及调控机制的研究进展

单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporters,MCTs)是哺乳动物细胞膜上一类重要的跨膜转运蛋白,主要负责乳酸盐、丙酮酸盐、酮体等单羧酸类化合物的跨膜转运。MCT基因在睾丸生精上皮细胞发育、分化过程中具有不同程度表达,并通过多种途径调节精子发生过程。开展对MCT基因在精子发生过程的作用研究有助于人们从能量代谢角度进一步阐明生精细胞发育和精子发生的调控机制。本研究着重从MCT在精子发生过程中的表达定位、功能及调节机制进行综述。     

禾本科植物单锌指家族基因对逆境应答的研究进展

转录调控是植物生长发育、逆境反应、信号转导、抗病性等一系列基因表达的最主要调控形式,转录因子是参与基因转录水平调控过程的重要反式因子。单锌指(DNA binding with one finger,DOF)转录因子是植物特有的一类转录因子,包含一个C_2-C_2锌指结构,其N-末端保守的DOF结构域是能与DNA和蛋白相互作用的双重功能域,在植物生长发育过程中参与多种生物学过程。尽管已有研究报道DOF家族基因参与植物抗逆响应,但其在禾谷类重要粮食作物中的作用机制还极不明确。本文通过对禾本科植物DOF家族基因系统进化分析及组织表达和诱导表达分析,综述了DOF家族基因参与植物胁迫应答方面的相关研究进展,为进一步深入了解禾本科植物抗逆机制提供重要参考。     

精子形成中的表观遗传调控

精子形成是指单倍体球形精子细胞分化发育成为精子的过程。这一连续进程包含一系列复杂的生化事件和剧烈的形态变化,涉及顶体和尾部形成、组蛋白-鱼精蛋白转换、细胞核压缩和细胞质丢弃等。近期研究发现,表观遗传调控在精子形成过程中发挥重要作用,对确保精子细胞正常发育和精子生成至关重要。现总结近期的相关研究进展,从DNA甲基化和组蛋白修饰两个方面简介精子形成过程中的表观遗传调控功能和机制。